《JAVA与模式》之解释器模式

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在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是曾经描述解释器(Interpreter)模式的:

  解释器模式是类的行为模式。给定1个多语言后来,解释器模式能要能定义出其文法的本身 表示,并同去提供1个多解释器。客户端能要能使用这个解释器来解释这个语言中的一句话。

  下面就以1个多示意性的系统为例,讨论解释器模式的内部结构。系统的内部结构图如下所示:

  模式所涉及的角色如下所示:

  (1)抽象表达式(Expression)角色:声明1个多所有的具体表达式角色都能要能实现的抽象接口。这个接口主什么都1个多interpret()最好的依据,称做解释操作。

  (2)终结符表达式(Terminal Expression)角色:实现了抽象表达式角色所要求的接口,主什么都1个多interpret()最好的依据;文法中的每1个多终结符都1个多多具体终结表达式与之相对应。比如1个多多简单的公式R=R1+R2,在底下R1和R2什么都终结符,对应的解析R1和R2的解释器什么都终结符表达式。

  (3)非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色:文法中的每第十根规则都能要能1个多具体的非终结符表达式,非终结符表达式一般是文法中的运算符可能或多或少关键字,比如公式R=R1+R2中,“+"什么都非终结符,解析“+”的解释器什么都1个多非终结符表达式。

  (4)环境(Context)角色:这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值,比如R=R1+R2,亲戚亲戚大伙给R1赋值200,给R2赋值200。哪此信息能要能存装下 环境角色中,什么都情況下亲戚亲戚大伙使用Map来充当环境角色就足够了。

  为了说明解释器模式的实现最好的依据,这里给出1个多最简单的文法和对应的解释器模式的实现,这什么都模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。

  在这个语言中终结符是布尔变量,也什么都常量true和false。非终结符表达式涵盖运算符and,or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下:

    Expression  ::= Constant | Variable | Or | And | Not

    And     ::= Expression 'AND' Expression

    Or     ::= Expression 'OR' Expression

    Not     ::= 'NOT' Expression

    Variable  ::= 任何标识符

    Constant    ::= 'true' | 'false'

  解释器模式的内部结构图如下所示:

  

  源代码

  抽象表达式角色

public abstract class Expression {
    /**
     * 以环境为准,本最好的依据解释给定的任何1个多表达式
     */
    public abstract boolean interpret(Context ctx);
    /**
     * 检验1个多表达式在内部结构上否有

相同
     */
    public abstract boolean equals(Object obj);
    /**
     * 返回表达式的hash code
     */
    public abstract int hashCode();
    /**
     * 将表达式转加带字符串
     */
    public abstract String toString();
}

  1个多Constant对象代表1个多布尔常量

public class Constant extends Expression{
    
    private boolean value;

    public Constant(boolean value){
        this.value = value;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        
        if(obj != null && obj instanceof Constant){
            return this.value == ((Constant)obj).value;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        
        return value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return new Boolean(value).toString();
    }
    
}

  1个多Variable对象代表1个多有名变量

public class Variable extends Expression {

    private String name;

    public Variable(String name){
        this.name = name;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        
        if(obj != null && obj instanceof Variable)
        {
            return this.name.equals(
                    ((Variable)obj).name);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return ctx.lookup(this);
    }

}

  代表逻辑“与”操作的And类,表示由1个多布尔表达式通过逻辑“与”操作给出1个多新的布尔表达式的操作

public class And extends Expression {

    private Expression left,right;
    
    public And(Expression left , Expression right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof And)
        {
            return left.equals(((And)obj).left) &&
                right.equals(((And)obj).right);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        
        return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
    }

}

  代表逻辑“或”操作的Or类,代表由1个多布尔表达式通过逻辑“或”操作给出1个多新的布尔表达式的操作

public class Or extends Expression {
    private Expression left,right;

    public Or(Expression left , Expression right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof Or)
        {
            return this.left.equals(((Or)obj).left) && this.right.equals(((Or)obj).right);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
    }

}

  代表逻辑“非”操作的Not类,代表由1个多布尔表达式通过逻辑“非”操作给出1个多新的布尔表达式的操作

public class Not extends Expression {

    private Expression exp;
    
    public Not(Expression exp){
        this.exp = exp;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof Not)
        {
            return exp.equals(
                    ((Not)obj).exp);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return !exp.interpret(ctx);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(Not " + exp.toString() + ")";
    }

}

  环境(Context)类定义出从变量到布尔值的1个多映射

public class Context {

    private Map<Variable,Boolean> map = new HashMap<Variable,Boolean>();
    
    public void assign(Variable var , boolean value){
        map.put(var, new Boolean(value));
    }
    
    public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException{
        Boolean value = map.get(var);
        if(value == null){
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        return value.booleanValue();
    }
}

  客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Context ctx = new Context();
        Variable x = new Variable("x");
        Variable y = new Variable("y");
        Constant c = new Constant(true);
        ctx.assign(x, false);
        ctx.assign(y, true);
        
        Expression exp = new Or(new And(c,x) , new And(y,new Not(x)));
        System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
        System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
        System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
    }

}

  运行结果如下: